基于混合教學模式的單片機課程探究

李俊嬌，郭曉鳳，權海平

(南京機電職業技術學院，南京 211135)

單片機課程在電子信息專業開設較為廣泛，是學生在學習C語言程序設計后銜接的一門以應用為主的課程，它的特點是工程性和實踐性較強。單片機課程的教學宗旨在于讓學生能夠獨立對單片機進行編程和應用，要求學生有扎實的理論基礎、較強的動手能力及綜合應用能力，這也對教師的教學提出了更高要求。

隨著信息化的不斷發展，多種教學平臺涌現，但線上資源更多是一種課堂知識的重現和補充。線上線下混合式教育的發展趨勢是將線上資源與線下教育相結合，及時準確地了解學生的學習難點，調整教學內容，豐富教學手段，提升學生的實踐能力。

1 單片機課程教學現狀

單片機技術應用領域廣泛，多與家用電器、汽車電子、工業控制、軍事應用等領域相結合。學生不僅需要具備單片機方面的知識和較強的綜合實踐能力，還需要了解各應用領域所涉及的相關知識。

目前，大部分高職院校在機電、電子以及信息類等專業都開設了單片機課程。單片機技術與應用課程是電子信息工程專業的基礎課程，課程多采用項目式教學，主要教學環節包括相關理論講解、控制電路設計、程序設計、仿真聯調以及實物制作與調試。通過理論與實踐相結合，既鞏固了理論知識，又提高了高職學生的實踐能力，具體步驟如圖1所示。但學生課堂學習知識的范圍僅限于單片機的原理、結構和編程，對單片機的實際應用介紹較少，也缺乏引導學生針對日常生活中單片機應用存在的問題來進行創新啟發。

圖1 傳統單片機教學步驟Fig.1 Teaching steps of traditional single chip

2 單片機課程教學存在的問題

2.1 學生的學習主動性不強

傳統教學中，單片機理論知識的教授多注重原理、結構的講解與分析，教師主導教學過程，學生被動地跟隨教師的講解進行學習和消化，當學習難度增加而學生不能及時理解的時候，學生的學習積極性會降低，會影響學生的學習效果。

2.2 學習效率低下

理論學習是仿真實踐的基礎，仿真實踐是理論的實際應用，但課堂上教師長時間的理論講授不僅降低了學生對于仿真實踐的學習熱情，也擠壓了教師指導學生解決問題的時間，致使學生的學習效率低下。應將線上線下資源整合，利用課前課后的有效途徑分解教學內容，驅動學生進行自主預習、復習，進而有效提高教師的課堂教學效率，增強學生學習效果。

2.3 教學無法滿足學生的個性化需求

每個學生都有著自己的性格特點和學習方法，傳統的教學方法不能很好地滿足學生的個性化需求，難以激發學生的學習主動性。應利用現有的教學手段，以學生為中心，針對學生進行個性化教學。

2.4 教學過程不能充分體現出對學生職業素養的培養

高職院校的單片機教學過程要注重對學生職業素養的培養，如學習能力、溝通能力、創新能力、團隊合作能力等。學生的職業素養教育是一項系統的綜合工程，不能一蹴而就，教師要將學生的職業素養培養貫穿于整個教學過程中，潛移默化的對學生進行培養。

3 基于線上線下的單片機課程混合式教學改革

3.1 課程建設

單片機課程的實踐性較強，在教學中更側重于單片機功能的實現。從相應知識的應用案例了解、利用仿真軟件進行電路繪制、程序編寫、仿真聯調以及到后期通過實踐操作實現對相應功能和故障的分析與排除，具體步驟和注意事項可以考慮在課前課后利用線上微課進行輔助教學，便于學生反復觀看并進行模仿。課中會重點對仿真練習、實物搭建和程序調試進行指導，鍛煉學生的動手能力和排除故障的能力。

課程建設主要涉及課程相關文檔和課程資源兩部分。課程相關文檔主要包括人才培養方案、課程標準、教案、教學進度安排、教學PPT等與課程設計相關的資料構成。課程建設中的課程資源在線上線下混合式教學中起到了核心作用。整體課程資源規劃和安排遵循以下原則：(1)根據人才培養方案及課程目標將課程分解為相應的主題；(2)對各個主題進行任務分解；(3)對相應任務涉及的知識點進行梳理，列出具體知識點和任務書；(4)整理和制作任務中涉及的微課視頻；(5)搜集和補充每個任務中涉及的動畫、圖片以及拓展學習材料，豐富教學素材的形式和類型。同時，為了保證線上學習能夠有效反饋學生學習的難點和學習效果，對每個任務都要編寫相應的測試題目。

教學平臺的選擇要求權威、實用、普及和便利，能夠及時反饋學生的學習情況，便于教師調整教學內容。

3.2 教學的實施步驟

課題組保留和優化了傳統任務式教學的特點，將其與線上線下混合式教學相結合，下面結合任務“一位數碼管靜態顯示”進行具體說明。一位數碼管靜態顯示的教學目標如下：(1)能夠按照要求編寫一位數碼管靜態顯示程序；(2)能夠獨立進行故障的分析與排除；(3)能夠拓展實現多位數碼管靜態顯示。根據教學目標確定教學思路，把一次教學分為課前、課中、課后三部分，如圖2所示。

圖2 課程設計思路Fig.2 Course design thinking path

A.課前階段。線上學習包括實際應用介紹、基本知識介紹等。本階段的學習目的是了解所學知識的實際應用，激發學生的學習積極性。本次課程布置的任務是“一位數碼管靜態顯示”，教師需提前完成應用介紹和數碼管顯示原理等方面的學習任務書、教學PPT、微視頻及測試題的上傳。學生通過微視頻的學習并完成測試題目后，教師可以根據學生測試的結果以及學生在討論區提出的問題，提煉出學生在線上學習過程中出現的共同問題，及時調整和補充教學重點，便于課堂指導和點評，使課中教學更有針對性。與此同時，教師還要通過教師系統查看學生的學習情況，督促學生按時完成學習任務，在討論區回復提問等。通過上述措施，確保課前知識的傳授能夠得到落實。學生接受任務后，可以根據自己的學習習慣自主安排學習時間和地點，通過計算機、平板電腦、手機等設備訪問學生端學習平臺，在課前完成相關學習和測試，如果有問題可以在討論區提問，也可加入教師或其他同學發起的討論，發表自己的觀點。通過課前線上學習，能夠培養學生的自主學習能力和團隊溝通能力。

B.課中階段。教師在上課前根據學生線上學習過程中提出的問題進行課程導入。課中教學以微視頻、實物演示為輔，以檢測實施和過程指導為主，主導教學的雖然是教師，但學生才是課中的主角。學生通過程序編寫、虛擬仿真、電路搭建、故障排除及發散思維(團隊協作)等步驟，實現了理論-實踐-理論的知識遞進，提升了學生的成就感和創新能力，進而激發學生的學習興趣。教師在教學中更多是扮演引導者的角色，當學生在任務實施過程中出現問題時，教師要先鼓勵學生充分利用學習平臺及搜索引擎查閱相關資料自行解決問題，幫助學生養成主動解決問題的習慣。若學生遇到的問題難以解決，教師應向學生提出有針對性的建議和方法，引導學生自主探究并進行集體討論，完善動態故障庫，激發學生的學習主動性，培養學生的團隊協作能力。

C.課后階段。課后并不意味著一次課程的結束，而是對本次課程的回顧和提升。課后，學生可以通過學習平臺回顧學習內容，進行知識的查漏補缺，完成課后作業，完善線上動態故障庫。線上，學生可查看與本次課程內容相關的應用案例和歷屆學生比賽作品，發散思維。線下，學生可以進入創客工坊，完成線上選做的拓展任務，為后續創客活動的參加奠定基礎。通過課后的相關步驟實施，能夠培養學生的創新能力。

4 針對學生的評價方法

評價的目的是為了掌握學生的學習情況，激發學生的學習熱情。為兼顧學生的線上線下學習情況，將評價分為單次任務評價和課程整體評價。單次任務評價主要是以每次任務中團隊的設計作品為考核對象，從團隊互評、組員互評、教師點評、自我評價四個方面進行，注重考核學生的職業能力及創新能力。課程整體評價更注重過程考核，考核內容包括微視頻的學習、線上討論情況、整體任務評價、章節的測試成績及期末考試成績這五部分，設計的比重分別為20%、15%、30%、10%、25%。該方式加大了線上討論情況、課堂任務完成情況所占分值，意在培養學生在日常學習中發現問題、提出問題、共同解決問題的能力，增強學生的團隊合作意識。通過多方面的綜合評價，可以對“兩極化”學生有一個整體、客觀、公正的評價，避免學生因為某個知識掌握不好而影響整門課程的考核。

5 基于混合教學模式的單片機課程教學注意事項

其一，教師有效開展線上線下混合式教學。要想有效開展線上線下混合式教學，很大程度上是取決于教師在課前對課程的設計和相關教學素材的準備，這需要教師有豐富的知識儲備和教學經驗。其二，學習活動設計的有效性。學生是否感興趣和愿意參與是影響學習活動有效性的主要因素。此外，活動的難易程度、學生的知識儲備以及活動的開展方式也是教師需要考慮的因素。其三，學生學習需求的個性化。混合式教學的目的是滿足更多學生的學習需求，但學生的學習習慣、方式、基礎都各不相同，教學設計既要滿足基本教學任務，又要鼓勵學生個性化發展。

6 結語

課前的線上學習過程提高了學生的學習自主性，課后線上線下的拓展訓練提升了學生的創新意識和自主探究能力。基于混合教學模式的單片機課程教學改革，讓學生對單片機的認識更深刻了、理解更透徹了、應用能力更強了。